2026届高三一轮复习生物：捕获光能的色素和结构及光合作用的原理课件

SHENG WU XUE 捕获光能的色素和结构及光合作用的原理 第11讲 目录 知识构建 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 1 目 录 捕获光能的色素和结构 2 3 光合作用的原理 关键 · 真题必刷 目录 3 1.色素提取和分离的原理分别是什么？研磨过程中加入无水乙醇、SiO2、CaCO3的作用是什么？将滤液收集到试管中后，为什么要用棉塞将试管口塞严？ 2.滤纸条一端为什么要剪去两角？画滤液细线时应注意什么？为什么不能让滤液细线触及层析液？画出滤纸条上的色素带，总结出绿叶中色素的种类和含量？分别吸收的光谱是什么？波长范围？分布在哪里？ 3.请小组合作分析以下异常情况原因：收集的滤液绿色过浅、滤纸条色素带重叠、滤纸条看不到色素带等。 4.叶绿体的哪些结构适于进行光合作用？并说明原因？ 5.简述恩格尔曼的两个实验过程？实验结论分别是什么？总结叶绿体的功能？叶绿体中用于进行光合作用的酶分布在哪里？ 6.简述光合作用的概念、总反应式、实质（与呼吸作用相比）。 7.光合作用分为哪几个阶段？分类依据是什么？每个阶段反应的条件、场所、物质变化、能量变化如何？ 希望我们一轮复习能够持续精进！—— 自主梳理课本（必修一）5.4 考点一 捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 典型例题·深研 目录 1.绿叶中色素的提取和分离实验 (1)实验原理 有机溶剂 提醒　①提取色素时若没有无水乙醇，也可以用体积分数为95%的乙醇加适量无水碳酸钠来代替。 ②分离色素用纸层析法，在层析液中溶解度越大的色素扩散速度越快。 溶解度 分离方法 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (2)实验步骤 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 防止色素被破坏 细、直、匀 滤液细线 积累更多色素 防止色素溶解在层析液中，无法分离 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 2.实验结果及分析 (1)实验结果 最少 最高 最快 最多 最低 最慢 形象记忆：胡黄ab向前走 类胡萝卜素 （含量约1/4） 叶绿素 （含量约3/4） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (2)结果分析 ①色素带条数与色素种类有关，四条色素带说明有______色素。 ②叶绿素a的含量______，所以该色素带最宽；而胡萝卜素含量______，所以其色素带最窄。 ③胡萝卜素在层析液中____________，所以扩散最快。 四种 最多 最少 溶解度最大 色素的功能： 吸收、传递、转化光能 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 3.叶绿体中色素的吸收光谱分析 叶绿素b 叶绿素a 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 由图可以看出： 可见光 红光和蓝紫光 蓝紫光 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 【教材隐性知识】源于必修1 P99“图5－12”“旁栏思考” （1）从叶绿素吸收光谱图可知：叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面，且吸收光谱带比叶绿素b宽，叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a (填“宽”或“窄”)。 （2）研究表明：在遮光条件下，以蓝紫光为主的散光占比增加。请预测：在适当遮光的条件下叶片(比如同一植物底层叶片)中叶绿素a/b ，弱光下的吸光能力 ，有利于提高植物的捕光能力，是对弱光环境的一种适应。 宽 降低 增强 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 拓展一、色素的功能分析 吸收（四种色素）、传递（四种色素）、转化（只有少数特殊状态的叶绿素a）光能 胡萝卜素：C40H56 叶黄素：C40H56O2 叶绿素a: C55H72O5N4Mg 叶绿素b: C55H70O6N4Mg 色素的功能： 吸收、传递、转化光能 问题1: 请分析以下异常情况原因：收集的滤液绿色过浅、滤纸条色素带重叠、滤纸条看不到色素带等。 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 （1）收集的滤液绿色过浅的原因分析 ➊未加石英砂(二氧化硅)，研磨不充分。 （2）滤纸条色素带重叠 没等干后再划线、滤液线不能达到细、齐的要求，使色素扩散不一致造成的。 ➋菠菜叶不新鲜，滤液色素(叶绿素)太少。 ➌一次加入大量的无水乙醇提取浓度太低 ➍未加碳酸钙或加入过少，色素分子被破坏。 拓展二、实验结果异常分析（一轮77页） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 （3）滤纸条看不到色素带 ➊忘记画滤液细线。 ➋滤液细线接触到层析液，色素溶解到层析液中。 （4）滤纸条只呈现胡萝卜素、叶黄素色素带： 忘记加碳酸钙导致叶绿素被破坏或所用叶片为“黄叶”。 问题2: 除了用滤纸条分离色素外，还可以有其他的方法吗？ 拓展二、实验结果异常分析（一轮77页） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 问题2: 除了用滤纸条分离色素外，还可以有其他的方法吗？ 色素分离的其他方法: ●在滤纸的中央滴一滴色素提取液 ●再滴一滴层析液 ●由外向内依次是什么颜色？分别是什么色素？ 色素随层析液扩散，会得到近似同心环的4个色素圈。 胡萝卜素 叶黄素 叶绿素a 叶绿素b 拓展二、实验结果异常分析（一轮77页） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 拓展三、教材中与色素有关的知识（拓展延伸） 类胡萝卜素 （含量约1/4） 胡萝卜素 胡萝卜素主要有α、β、γ三种形式，其中最为重要的为β-胡萝卜素。它是自然界中最普遍存在也是最稳定的天然色素。它是一种最常见的维生素A补充剂。维生素A对于人体视觉发育至关重要。 叶黄素 叶黄素在蔬菜、水果、花卉等植物中广泛存在，也是存在于人眼视网膜黄斑区的主要色素。人类等哺乳动物不能自行合成叶黄素，外来食物是唯一的叶黄素摄入来源。 组成元素为C、H、O 组成元素为C、H 1.光合色素： 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 叶绿素 （含量约3/4） ①组成元素： C、H、O、N、Mg ②影响叶绿素合成的三大因素 光照 温度 必需元素 韭黄，同属于韭菜的一种，韭黄是韭菜通过培土，遮光等在黑暗环境中软化栽培后产生的黄化韭菜。 秋天叶片变黄 柑橘缺镁，叶面黄化 1.光合色素： 拓展三、教材中与色素有关的知识（拓展延伸） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 2.光合色素与细胞液色素： 比较项目 光合色素 细胞液色素 存在部位 叶绿体 液泡 溶解性 脂溶性 水溶性 代表种类 类胡萝卜素和叶绿素 花青素 颜色 橙黄、黄、绿 红、蓝、紫 颜色变化 不随pH改变变化颜色 随pH改变变化颜色 红苋菜：炒菜菜汤出色，因为是水溶性的花青素。 胡萝卜：炒菜菜汤不出色，因为是脂溶性的胡萝卜素。 拓展三、教材中与色素有关的知识（拓展延伸） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 【拓展延伸】一般植物的叶片在春夏季节为绿色，而在秋季呈现黄色。出现这一现象的原因是什么？ 春夏季节叶片中的叶绿素含量较多，叶绿素对绿光吸收较少，绿光大部分被反射出来，所以叶片会呈现绿色。而到了秋季，叶片中主要是类胡萝卜素，故而呈现黄色。 拓展四、教材中与色素有关的知识（拓展延伸） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 4.叶绿体的结构适于进行光合作用 (1)叶绿体的结构模式图 叶绿体基质 暗 类囊体 色素 光 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 决定 光合作用 光束照射 所有受光 光合作用一定发生在叶绿体内吗？ 实验一结论：叶绿体光合作用释放氧气。 实验二结论：叶绿体主要吸收红光和蓝紫光 极 细 光 束 均匀光照 ①恩格尔曼实验在实验材料的选取上的巧妙之处是____________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ②恩格尔曼实验要在没有空气的黑暗环境中进行的原因是___________________________________________________________________。 ③在第二个实验中，大量的需氧细菌聚集在红光和蓝紫光区域，为什么？___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 选择水绵和需氧细菌，水绵的叶绿体呈螺旋式带状，便于观察；用需氧细菌可以确定释放氧气多的部位 排除氧气和除极细光束外的其他光的干扰 这是因为水绵叶绿体上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光，在此波长光的照射下，叶绿体会释放氧气，适于需氧细菌在此区域分布 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 知识点一、叶绿体结构与功能相适应 极 细 光 束 均匀光照 资料1：恩格尔曼实验 综合两个实验可以得出：叶绿体主要吸收红光与蓝紫光用于光合作用放出O2。 资料2 :在类囊体膜上和叶绿体基质中，含有多种进行光合作用所必需的酶。 叶绿体是进行光合作用的场所，并且能够吸收特定波长的光。 考点二 叶绿体的结构和功能 实验结论1：叶绿体能吸收光能 用于光合作用释放O2 (1)分离提取液中的光合色素可采用纸层析法。(2024·贵州卷，3B)( ) (2)研磨时用水补充损失的提取液。(2024·广东卷，3B)( ) 提示　光合色素不溶于水，应用无水乙醇。 (3)叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢。(2023·全国乙卷，2D)( ) 提示　溶解度越高扩散得越快。 √ × × 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (4)用有机溶剂提取色素时，加入碳酸钙是为了防止类胡萝卜素被破坏。(2023·江苏卷，12A)( ) 提示　防止叶绿素被破坏。 (5)纸层析法分离叶绿体色素时，以多种有机溶剂的混合物作为层析液。(2021·河北卷，3C)( ) × √ 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 图1是实验小组的同学对新鲜菠菜绿叶中的色素进行提取与分离的实验结果，图2是绿色植物叶肉细胞中光合色素吸收光谱的示意图，回答以下问题。 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (1)图1中获取色素环所用的分离方法是________，四条色素环的颜色分别是________________________________________。 (2)另一实验小组得到的色素环颜色较浅，其原因可能是____________________________________________________________________ _________________________________________________________ (答出2条)。 层析法 橙黄色、黄色、蓝绿色、黄绿色 研磨不充分，色素未能充分提取出来；称取绿叶过少或加入无水乙醇过多，色素溶液浓度小；未加碳酸钙或加入过少，色素分子部分被破坏 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (3)图2中Z表示________(用图1中数字表示)色素，其功能主要是___________________________________________________________________。 (4)植物工厂选用红蓝光组合LED灯培植生菜，选用红蓝光的依据是___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 ③ 吸收红光和蓝紫光 叶绿素主要吸收红光和蓝紫光，类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，所以选用红蓝光组合LED灯培植生菜可以提高植物的光合作用，从而提高生菜的产量 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 (5)研究表明，光照会影响韭菜叶绿素的合成，但不会影响类胡萝卜素的合成。请利用色素的提取和分离技术，以暗处生长的韭菜幼苗作为材料，设计实验以验证这一结论。要求简要写出实验思路和预期结果。 实验思路：__________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 将部分韭菜幼苗置于光照条件下培养(甲组)，部分置于黑暗条件下培养(乙组)。一段时间后，提取并用纸层析法分离两组韭菜中的色素，比较滤纸条上的色素带 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 预期结果：___________________________________________________________ ____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 甲组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带与乙组滤纸条上的橙黄色和黄色的色素带基本一致；甲组滤纸条上有蓝绿色和黄绿色的色素带，乙组滤纸条上没有蓝绿色和黄绿色的色素带 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 考向1　结合提取和分离叶绿体色素实验，考查科学探究 1.(2024·广东卷，3)银杏是我国特有的珍稀植物，其叶片变黄后极具观赏价值。某同学用纸层析法探究银杏绿叶和黄叶的色素差别，下列实验操作正确的是(　　) A.选择新鲜程度不同的叶片混合研磨 B.研磨时用水补充损失的提取液 C.将两组滤纸条置于同一烧杯中层析 D.用过的层析液直接倒入下水道 解析　选择新鲜程度不同的叶片分开研磨，A错误； 提取液为无水乙醇，光合色素不溶于水，故不能用水补充损失的提取液，B错误； 两组滤纸条可以置于同一个烧杯中层析，C正确； 用过的层析液含有石油醚、丙酮和苯，不能直接倒入下水道，D错误。 C 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 2.(2024·贵州卷，3)为探究不同光照强度对叶色的影响，取紫鸭跖草在不同光照强度下，其他条件相同且适宜，分组栽培，一段时间后获取各组光合色素提取液，用分光光度法(一束单色光通过溶液时，溶液的吸光度与吸光物质的浓度成正比)分别测定每组各种光合色素含量。下列叙述错误的是(　　) A.叶片研磨时加入碳酸钙可防止破坏色素 B.分离提取液中的光合色素可采用纸层析法 C.光合色素相对含量不同可使叶色出现差异 D.测定叶绿素的含量时可使用蓝紫光波段 解析　因为类胡萝卜素和叶绿素都可吸收蓝紫光，而叶绿素可吸收红光，因此测定叶绿素的含量时可使用红光波段，D错误。 D 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 考向2　围绕叶绿体的结构和功能，考查生命观念 3.(2025·河南开封高中检测)叶绿体结构模式图如图甲所示，图乙是从图甲中取出的部分结构放大图。下列叙述正确的是(　　) D A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠 内膜向内腔折叠成嵴 B.图乙来自甲中的③，上面只有色素 分子而没有酶分子 C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能 D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 解析　图甲表示叶绿体结构模式图，叶绿体中类囊体堆叠形成基粒，增大了膜面积，A错误； 图乙中含有光合色素，来自图甲中的③(基粒)，上面除了色素分子外，也有与光合作用有关的酶，B错误； 图甲中，④为叶绿体基质，光合作用过程中CO2的固定在叶绿体基质中完成，该过程不需要消耗ATP中的能量，C错误； 恩格尔曼利用需氧细菌和水绵(叶绿体呈螺旋带状分布)证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧，D正确。 A.图甲中生物膜面积的增大主要依靠内膜向内腔折叠成嵴 B.图乙来自甲中的③，上面只有色素分子而没有酶分子 C.④中CO2固定过程要消耗③上产生的ATP中的化学能 D.恩格尔曼实验证明了叶绿体能吸收光能用于光合作用放氧 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 4.(2025·河北保定调研)科学家将色素溶液与阳光之间放置一块三棱镜，分别让不同颜色的光照射色素溶液，得到色素溶液的吸收光谱如下图所示，①②③代表不同色素。下列说法正确的是(　　) C A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 解析　由图可知，①是类胡萝卜素，②是叶绿素b，③是叶绿素a。类胡萝卜素不吸收红光，A错误； 叶绿素b为黄绿色，叶绿素a为蓝绿色，二者均含有Mg＋，B错误； 叶绿素b在层析液中的溶解度最低，随层析液在滤纸条上扩散的速度最慢，故纸层析法分离色素时，处于滤纸条最下端的是叶绿素b，C正确； 蔬菜大棚使用的塑料薄膜应该是无色透明的，以提高太阳光中的可见光的利用率，D错误。 A.①在红光区吸收的光能可转化为ATP中的化学能 B.②为蓝绿色，③为黄绿色，二者均含有Mg2＋ C.纸层析法分离色素时，②处于滤纸条最下端 D.种植蔬菜大棚时可使用蓝紫色或红色的塑料薄膜 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 考点二　 光合作用的原理 核心要点·再研 典型例题·深研 目录 1.光合作用的概念及反应式 叶绿体 二氧 化碳和水 氧气 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 考点三 光合作用的原理 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 考点三 光合作用的原理 年份 科学家 发现 19世纪末 — 普遍认为，在光合作用中，CO2分子的C和O被分开，O2被释放，C与H2O结合成甲醛，然后甲醛分子缩合成糖 1928 — 发现 对植物有毒害作用，而且甲醛不能通过_________转化成糖 1937 英国植物学家希尔 发现希尔反应，即离体叶绿体在适当条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应 甲醛 光合作用 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 考点三 光合作用的原理 【教材隐性知识】①源于必修1 P103“思考·讨论”：尝试用示意图来表示ATP的合成与希尔反应的关系。 提示：如图所示 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 考点三 光合作用的原理 【教材隐性知识】②必修1 P102“思考·讨论”(节选·改编): 希尔的实验是否说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应？ 能说明，希尔反应是将离体叶绿体置于悬浮液中完成的，悬浮液中有H2O，没有合成糖的另一种必需原料——CO2，因此，该实验说明水的光解并非必须与糖的合成直接关联，暗示着希尔反应是相对独立的反应阶段。 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 考点三 光合作用的原理 1941 美国科学家鲁宾和卡门 用同位素标记的方法，研究了光合作用中氧气全部来源于H2O： H218O＋CO2→植物→18O2； H2O＋C18O2→植物→O2 1941年 美国科学家鲁宾和卡门 甲组 乙组 18O H218O C18O2 C18O2 H2O O2 H218O CO2 18O2 对比实验，即相互对照，自变量为标记物质，因变量为氧气是否含18O 同位素标记法 (注意：15N、18O无放射性) 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 知识点二、探索光合作用原理的部分实验 考点三 光合作用的原理 1954 美国科学家______ 发现在光照下，叶绿体可合成 。1957年，他发现该过程总是与 相伴随 阿尔农 ATP 水的光解 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 20世纪40年代美国科学家卡尔文 向小球藻类培养液中加入14CO2 连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中 分离溶解物中的分子 进行放射性显影，以确定放射性的部位 ① ② ③ ④ 课本104页 同位素标记法 结论： 考点一　捕获光能的色素和结构 典型例题·深研 目录 2.探索光合作用原理的部分实验(连线) 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 [深度思考] (1)给小球藻提供18O2，在小球藻合成的有机物中检测到了18O，其最可能的转化途径是_____________________________________________________ ________________________________________________________________________________。 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (2)光照下卡尔文给小球藻悬浮液通入14CO2，一定时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析。实验发现，仅仅30 s的时间，放射性代谢产物多达几十种，缩短时间到7 s，发现放射性代谢产物减少到12种。如果要探究CO2转化成的第一个产物是什么，可能的实验思路是_________________________________________ ___________________________________________________________________ ___________________________________________________________________。 不断缩短光照时间后杀死小球藻，同时提取产物并分析，直到最终提取物中只有一种放射性代谢产物，该物质即为CO2转化成的第一个产物 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 ①希尔的实验说明水的光解与糖的合成不是同一个化学反应，原因是水的光解实验是在没有CO2的情况下进行的，没有碳参与反应，而糖的合成需要碳的参与。 ②鲁宾和卡门的实验以及卡尔文的实验都用到了同位素标记法。 ③同位素标记法中使用的同位素不都具有放射性，如18O就没有放射性，不能检测其放射性；而14C有放射性，可被追踪检测。　　　 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 3.光合作用的过程 (1)填写图中序号所代表的物质或结构 ①______；②________；③____________；④______；Ⅰ.________ 。 O2 ATP NADPH C5 光反应 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (2)比较光反应与暗反应 类囊体薄膜 叶绿体基质 光 色素 ATP NADPH (CH2O)＋C5 ATP和NADPH 有机物中 稳定的化学能 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 【教材隐性知识】源于必修1 P103“相关信息”：水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子。电子经传递，可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH。NADPH的作用是什么？ 提示：可作为暗反应的还原剂；储备部分能量供暗反应利用。 【教材隐性知识】源于必修1 P104“相关信息”：光合作用的产物有一部分是_____，还有一部分是蔗糖。蔗糖可以进入 ，再通过韧皮部运输到植株各处。 淀粉 筛管 淀粉——叶绿体基质合成 蔗糖——细胞质基质合成 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 暗反应 光合作用第二阶段的化学反应，有没有光都能进行，这个阶段叫作暗反应阶段。 CO2就如何转变为糖类的? CO2 C3 （CH2O） 同位素标记法 20世纪40年代美国科学家卡尔文 向小球藻类培养液中加入14CO2 连续60s取样，将藻类细胞置于热酒精中 分离溶解物中的分子 进行放射性显影，以确定放射性的部位 ① ② ③ ④ 拓展1：关于暗反应的相关知识点 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 拓展2：关于光反应和暗反应的异同点 光反应阶段 暗反应阶段（碳反应） 场所 条件 物质变化 能量变化 联系 项目 叶绿体类囊体薄膜上 叶绿体基质 光、色素、酶 有光无光都可，多种酶 光能→ATP、NADPH中活跃的化学能 ATP、NADPH中活跃的化学能→有机物中稳定的化学能 光反应为暗反应提供ATP和NADPH 暗反应为光反应提供ADP、Pi、NADP+等原料 过程 色素、酶 2H2O O2 + 4H+ 光 ADP + Pi + 能量 ATP 酶 酶 NADP+ + H+ NADPH 酶 CO2＋C5 2C3 2C3 (CH2O)+C5 酶 ATP、NADPH 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 示例一：CO2供应正常，光照停止时C3的含量变化。 1.过程法（“来源－去路”法）： 拓展3：环境改变时光合作用各物质含量的变化（常考点） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 1.过程法（“来源－去路”法）： 示例二：光照正常，CO2供应停止时C3的含量变化。 拓展3：环境改变时光合作用各物质含量的变化（常考点） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 2.“模型法”表示C3和C5等的含量变化 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C5、NADPH、ATP C3 C3 C5、NADPH、ATP 拓展3：环境改变时光合作用各物质含量的变化（常考点） 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 NADP3H (C3H2O) 14C3 (14CH2O) 18O C3 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 ①叶绿体中光合色素吸收的光能，一方面用于H2O分解产生氧和NADPH；一方面用于ATP的合成。 ②水分解为氧和H＋的同时，被叶绿体夺去两个电子，电子经传递可用于NADP＋与H＋结合形成NADPH，NADPH既可作还原剂，又可为暗反应提供能量。 ③供氢：NADPH。 ④供能：ATP和NADPH。　　　 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 化能合成作用 能够利用体外环境中的某些无机物氧化时所释放的能量来制造有机物的合成作用。 例如：硝化细菌、硫细菌、铁细菌等少数种类的细菌。 2NH3+3O2 2HNO2+2H2O+能量 硝化细菌 2HNO2+O2 2HNO3+能量 硝化细菌 6CO2+6H2O 2C6H12O6+ 6O2 能量 注意区分硝化细菌和固氮型微生物:固氮菌将N2转化为植物可利用的氮肥，提高土壤肥力 考点一　捕获光能的色素和结构 核心要点·再研 目录 4.光合作用和化能合成作用的比较 光能 无机物氧化释放的 能量 硝化细菌 CO2和H2O 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (1)高温使作物叶绿素降解，光反应生成的NADH和ATP减少。(2023·湖北卷，11D)( ) 提示　光反应中生成NADPH。 (2)植物细胞产生的O2只能来自光合作用。(2021·山东卷，16C)( ) 提示　植物细胞中H2O2分解也能产生O2。 × × 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (3)弱光条件下植物没有O2的释放，说明未进行光合作用。(2021·湖南卷，7A)( ) 提示　可能此时光合作用等于或小于呼吸作用。 (4)类囊体产生的ATP和O2参与CO2固定与还原。(2020·天津卷，5C)( ) 提示　类囊体产生的ATP参与C3的还原；O2释放到叶绿体外，既不参与CO2固定，也不参与C3的还原。 × × 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 为了探究不同光照处理对植物光合作用的影响，科学家以若干生长状态相同的某种植物为材料设计了A、B、C、D四组实验。每组处理的总时间均为135 s，光照与黑暗处理情况如图所示(A、B、C三组光照与黑暗处理时间相同)。结果是A组光合作用产物的相对含量为50%；B组光合作用产物的相对含量为70%；C组光合作用产物的相对含量为94%；D组光合作用产物的相对含量为100%。 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (1)各组实验的温度、光照强度和CO2浓度等条件适宜且相同，这样处理的目的是什么？ 提示　排除无关变量对实验结果的干扰(或保证自变量的唯一性)。 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (2)据题可知，光照停止后暗反应短时间仍然能够持续，但无法长时间正常进行，原因是______________________________________________________________ ___________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 暗反应中C3的还原需要光反应提供ATP和NADPH，停止光照使光反应停止，叶绿体中仍有少量ATP和NADPH能使暗反应持续进行一段时间，但是这段时间后，暗反应因缺少ATP和NADPH而无法正常进行 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (3)CO2不足，暗反应减弱后光反应也无法正常进行，原因是____________________________________________________________________ ____________________________________________________________________。 光反应需要暗反应提供ADP、Pi和NADP＋，CO2不足使暗反应减弱后，光反应在缺少原料的情况下无法正常进行 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (4)据图分析，单位光照时间内，B组和C组植物合成有机物的量都高于D组植物合成有机物的量，判断依据是什么？如何解释这一实验结果？ 提示　B组和C组只用了D组一半的光照时间，其光合作用产物的相对含量却是D组的70%和94%；随着光照和黑暗交替频率的增加，光照下产生的ATP和NADPH能够及时利用与再生，从而提高了光合作用的效率。 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 (5)若只给小球藻提供适宜的光照，不提供CO2，小球藻能否持续释放O2？请说明原因。 提示　不能持续释放O2；因为没有CO2，小球藻不能进行暗反应，NADPH和ATP积累而NADP＋和ADP、Pi不足，小球藻不能持续进行光反应。 (6)光合作用效率是指光合作用制造的有机物中所含的能量与吸收光能的比值，四组实验中四组光合作用效率大小依次是___________________。 C>B>A＝D 考点二　光合作用的原理 目录 核心要点·再研 考向1　围绕光合作用的探究历程，考查科学思维 1.(2025·福建福州统考)植物学家希尔发现，在离体叶绿体的悬浮液中加入铁盐或其他氧化剂(悬浮液中有H2O，没有CO2)，在光照下可以释放出氧气。根据光合作用原理推测，加入的铁盐类似于叶绿体中的(　　) A.NADP＋ B.ATP C.H＋ D.CO2 解析　希尔反应为离体叶绿体在适当(铁盐或其他氧化剂、光照)条件下发生水的光解、产生氧气的化学反应，铁盐或其他氧化剂相当于光合作用反应阶段中的NADP＋，A正确； ATP是光合作用光反应阶段的产物，B错误； H＋是光合作用光反应阶段，水分子光解的产物，C错误； CO2是光合作用暗反应阶段的反应物，D错误。 A 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 2.(2025·安徽安庆一中调研)卡尔文给小球藻提供14CO2和适宜的光照，研究光合作用暗反应过程中C的转移路径。某同学根据卡尔文的实验资料，提出了一些推论，下列推论不合理的是(　　) A 资料 推论 (1)将光照时间逐渐缩短至几分之一秒，发现90%的放射性物质是一种C3 ① (2)经过5 s光照后，检测到含有放射性的C5和葡萄糖 ② (3)在适宜光照和CO2充足的条件下，C3和C5的含量很快达到稳定状态，含有放射性的糖类不断增加 ③ (4)当停止光照后，C3明显增加，C5明显下降 ④ 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 A.推论①：C3是CO2被还原的第一个产物 B.推论②：C3进一步反应生成C5和葡萄糖 C.推论③：C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物 D.推论④：C3转化为C5需要依赖光反应的产物 解析　根据将光照时间缩短至几分之一秒的结果可知，C3是CO2被固定的第一个产物，A符合题意； 结合(1)(2)可知，C3进一步反应生成C5和葡萄糖，B不符合题意； 根据C3的含量维持稳定而含放射性的糖类不断增加可知，C3是暗反应的中间产物，糖类是终产物，C不符合题意； 根据光照停止后，C3明显增加，C5明显下降可知，光照与C3和C5的转化有关，且C3转化为C5需要依赖光反应的产物，D不符合题意。 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 考向2　围绕光合作用过程的原理，考查科学思维 3.(2023·湖北卷，8)植物光合作用的光反应依赖类囊体膜上PSⅠ和PSⅡ光复合体，PSⅡ光复合体含有光合色素，能吸收光能，并分解水。研究发现，PSⅡ光复合体上的蛋白质LHCⅡ，通过与PSⅡ结合或分离来增强或减弱对光能的捕获(如图所示)。LHCⅡ与PSⅡ的分离依赖LHC蛋白激酶的催化。下列叙述错误的是(　　) C A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 解析　叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，LHCⅡ与PSⅡ分离减少，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强，A正确； Mg2＋是叶绿素的组成成分，其含量减少会导致PSⅡ光复合体上的叶绿素含量减少，导致对光能的捕获减弱，B正确； 弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，增强对光能的捕获，C错误； PSⅡ光复合体能吸收光能，并分解水产生H＋、电子和O2，D正确。 A.叶肉细胞内LHC蛋白激酶活性下降，PSⅡ光复合体对光能的捕获增强 B.Mg2＋含量减少会导致PSⅡ光复合体对光能的捕获减弱 C.弱光下LHCⅡ与PSⅡ结合，不利于对光能的捕获 D.PSⅡ光复合体分解水可以产生H＋、电子和O2 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 4.(2025·山东菏泽期末)科研人员对绿色植物光暗转换过程中的适应机制进行研究。测定绿色植物由黑暗到光照的过程中CO2吸收速率(μmol·m－2·s－1)和光反应相对速率(μmol·m－2·s－1)的变化，结果如图。下列叙述正确的是(　　) C A.黑暗时植物的CO2吸收速率为－0.1 μmol· m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有关 B.由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加 C.光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关 D.光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 解析　黑暗时植株的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，说明植株的呼吸速率为0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体基质中产生CO2有关，A错误； A.黑暗时植物的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有关 B.由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加 C.光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关 D.光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 光反应为暗反应提供NADPH和ATP，正常情况下如果0～0.5 min暗反应被激活，CO2吸收速率会增加，而图中0～0.5 min光反应相对速率下降，CO2吸收速率变化不显著，说明暗反应未被立即激活，出现该现象的原因是暗反应激活延迟，造成光反应产生的NADPH和ATP积累，导致光反应被抑制，后续暗反应被激活，光反应产生的NADPH和ATP会被消耗，故叶肉细胞中NADPH和ATP的量不会一直增加，B错误，C正确； 光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率与光反应速率基本相同，D错误。 A.黑暗时植物的CO2吸收速率为－0.1 μmol·m－2·s－1，与线粒体内膜产生CO2有关 B.由黑暗转变为光照条件后，叶肉细胞中NADPH和ATP的量会一直增加 C.光照0～0.5 min光反应相对速率下降，与暗反应激活延迟造成NADPH和ATP积累有关 D.光照2 min后，光反应和暗反应速率均稳定，暗反应速率大于光反应速率 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 考向3　围绕光合作用过程中的物质变化分析，考查科学思维 5.(2025·河北石家庄调研)光合作用通过密切关联的两大阶段——光反应和暗反应实现。对于改变反应条件而引起的变化，下列说法正确的是(　　) A.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值减小 B.突然中断CO2供应，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值增大 C.突然将红光改变为绿光，会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值减小 D.突然将绿光改变为红光，会暂时引起叶绿体基质中ATP/ADP的值减小 B 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 解析　突然中断CO2供应，导致CO2的固定速率降低，叶绿体中C5含量增加、C3含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C5/C3的值增大，A错误； 突然将红光改变为绿光后，光能利用率降低，ATP和NADPH含量减少，进而使C3含量增加、C5含量减少，因此会暂时引起叶绿体基质中C3/C5的值增大，C错误； 突然将绿光改变为红光后，光能利用率提高，ATP和NADPH含量增加，叶绿体基质中ATP/ADP的值暂时增大，D错误。 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 “过程法”分析光合作用过程中各物质的变化 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 当外界条件(如光照、CO2)突然发生变化时，分析相关物质含量在短时间内的变化： 考点二　光合作用的原理 目录 典型例题·深研 关键 · 真题必刷 目录 1.(2023·全国乙卷，2)植物叶片中的色素对植物的生长发育有重要作用。下列有关叶绿体中色素的叙述，错误的是(　　) A.氮元素和镁元素是构成叶绿素分子的重要元素 B.叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上 C.用不同波长的光照射类胡萝卜素溶液，其吸收光谱在蓝紫光区有吸收峰 D.叶绿体中的色素在层析液中的溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越慢 D 关键·真题必刷 01 02 目录 解析　氮元素和镁元素都是构成叶绿素的必需元素，A正确； 叶绿素和类胡萝卜素存在于叶绿体中类囊体的薄膜上，B正确； 类胡萝卜素主要吸收蓝紫光，C正确； 叶绿体中的色素在层析液中溶解度越高，随层析液在滤纸上扩散得越快，D错误。 关键·真题必刷 01 02 目录 2.(2024·河北卷，19)高原地区蓝光和紫外光较强，常采用覆膜措施辅助林木育苗。为探究不同颜色覆膜对藏川杨幼苗生长的影响，研究者检测了白膜、蓝膜和绿膜对不同光的透过率，以及覆膜后幼苗光合色素的含量，结果如下图、表所示。 覆膜处理 叶绿素含量/(mg·g－1) 类胡萝卜素含量/(mg·g－1) 白膜 1.67 0.71 蓝膜 2.20 0.90 绿膜 1.74 0.65 关键·真题必刷 01 02 目录 回答下列问题： (1)如图所示，三种颜色的膜对紫外光、蓝光和绿光的透过率有明显差异，其中________光可被位于叶绿体____________上的光合色素高效吸收后用于光反应，进而使暗反应阶段的C3还原转化为______________和________。与白膜覆盖相比，蓝膜和绿膜透过的________较少，可更好地减弱幼苗受到的辐射。 蓝 类囊体薄膜 (CH2O)(或糖类) C5 紫外光 关键·真题必刷 01 02 目录 (2)光合色素溶液的浓度与其光吸收值成正比，选择适当波长的光可对色素含量进行测定。提取光合色素时，可利用___________作为溶剂。测定叶绿素含量时，应选择红光而不能选择蓝紫光，原因是________________________________________________________________________________。 无水乙醇 叶绿素和类胡萝卜素都能吸收蓝紫光，选择红光可以避免类胡萝卜素对实验的干扰 关键·真题必刷 01 02 目录 (3)研究表明，覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。根据上述检测结果，其原因为_________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________ (答出两点即可)。 蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下叶绿素含量和类胡萝卜素的含量均高于白膜和绿膜，藏川杨幼苗光合速率较强；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害 关键·真题必刷 01 02 目录 解析　(1)位于叶绿体类囊体薄膜上的光合色素主要吸收红光和蓝紫光。光反应产生的NADPH和ATP参与暗反应中的C3还原过程，使C3转化为(CH2O)和C5。分析题图，蓝膜与绿膜对紫外光的透过率低于白膜，减弱了紫外光对幼苗的辐射。 (2)无水乙醇可作为提取光合色素的溶剂。类胡萝卜素和叶绿素都能吸收蓝紫光，而叶绿素还能吸收红光，因此测定叶绿素含量时应选择红光，以避免类胡萝卜素对实验的干扰。 关键·真题必刷 01 02 目录 (3)分析表格，蓝膜覆盖下藏川杨幼苗的叶绿素含量和类胡萝卜素含量均高于白膜和绿膜，光合色素含量高，吸收的光能较多，藏川杨幼苗的光合速率较强。分析柱形图，蓝膜覆盖下蓝光透过率高于白膜和绿膜，有利于藏川杨幼苗进行光合作用；蓝膜覆盖下紫外光的透过率低于白膜和绿膜，减弱了对幼苗的伤害，有利于幼苗生长，故覆盖蓝膜更有利于藏川杨幼苗在高原环境的生长。 关键·真题必刷 01 02 目录 氧呼吸第三阶段18O2与[H]结合生成了HO，有氧呼吸第二阶段利用HO生成C18O2，C18O2再参与光合作用的暗反应生成含18O的有机物 (CHO) (3)元素的转移途径 ①H：3H2O______________________。 ②C：14CO2______________________。 ③O：HO___________； C18O2______________________。 $